化工热力学6.7章习题

第六 七章习题第六 七章习题 一 填空一 填空 1 孤立体系中 一切自发过程均向着孤立体系中 一切自发过程均向着 方向进行 方向进行 2 流体经节流膨胀过程时 焓变流体经节流膨胀过程时 焓变 0 0 0 0 0 0 流体经做外功的绝热 流体经做外功的绝热H P S 可逆膨胀过程时 焓变可逆膨胀过程时 焓变 0 0 0 0 0 0 H P S 3 稳流体系熵平衡方程式为稳流体系熵平衡方程式为 4 完全可逆过程必须满足的两个条件是 完全可逆过程必须满足的两个条件是 1 2 5 5 理想功是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按完全过程进行时理想功是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按完全过程进行时 理论上可理论上可 能产生的能产生的 功或者必须消耗的功或者必须消耗的 功功 6 流体流经压缩机或膨胀机时 忽略动 位能变化的热力学第一定律可简化为流体流经压缩机或膨胀机时 忽略动 位能变化的热力学第一定律可简化为 流体流经换热器设备时 忽略动 位能变化的热力学第一定律可简化为 流体流经换热器设备时 忽略动 位能变化的热力学第一定律可简化为 7 7 在所有的热机中 在所有的热机中 热机的效率最大 热机的效率最大 8 等熵效率是指等熵效率是指 膨胀作功过程膨胀作功过程 过程的作功量与过程的作功量与 过程的作功过程的作功 量之比量之比 9 可以采用可以采用 循环和循环和 循环对循环对 Rankine 循环进行改进循环进行改进 10 节流膨胀中节流膨胀中 随随 的变化率称节流效应系数或的变化率称节流效应系数或 Joule Thomson 效应系数效应系数 11 Joule Thomson 效应系数效应系数 说明节流后温度说明节流后温度 0 J 12 相同条件下相同条件下 做外功的绝热膨胀比节流膨胀的降温程度做外功的绝热膨胀比节流膨胀的降温程度 大 小大 小 或相等或相等 13 蒸汽压缩制冷是消耗蒸汽压缩制冷是消耗 的制冷循环 吸收式制冷是消耗的制冷循环 吸收式制冷是消耗 的的 制冷循环 制冷循环 二 判断二 判断 1 1 理想功就是可逆功 理想功就是可逆功 2 功可以全部转化为热 热不能自发的全部转化为功 功可以全部转化为热 热不能自发的全部转化为功 3 功可以全部转化为热 热不能全部转化为功 功可以全部转化为热 热不能全部转化为功 4 所有工作于等温热源和等温冷源之间的可逆机其效率相等所有工作于等温热源和等温冷源之间的可逆机其效率相等 与工作介质无关 与工作介质无关 5 计算理想功的大小与环境态无关计算理想功的大小与环境态无关 6 理想气体的理想气体的 Joule Thomson 效应系数效应系数 0 J 7 等熵膨胀效应系数等熵膨胀效应系数总是大于零总是大于零 S 8 气体进行等熵膨胀时气体进行等熵膨胀时 对外作功对外作功 膨胀后气体的温度总是下降膨胀后气体的温度总是下降 产生冷效应 产生冷效应 三 三 1 在在 T S 图上用带箭头的线表示实际图上用带箭头的线表示实际RankineRankine循环的各过程 并写出每一过循环的各过程 并写出每一过 程的热力学第一定律简化式 程的热力学第一定律简化式 2 在在 T S 图上用带箭头的线表示单级蒸汽压缩制冷循环的各过程 并写出每图上用带箭头的线表示单级蒸汽压缩制冷循环的各过程 并写出每 一过程的热力学第一定律简化式 一过程的热力学第一定律简化式 3 在在 T S 图上用带箭头的线表示采取过冷措施的单级蒸汽压缩制冷循环的各图上用带箭头的线表示采取过冷措施的单级蒸汽压缩制冷循环的各 过程 并写出每一过程的热力学第一定律简化式 过程 并写出每一过程的热力学第一定律简化式 四 计算 1 6 27 12MPa 700 的水蒸气供给一个透平机 排出的水蒸气的压力为 0 6MPa a 在透平机中进行绝热可逆膨胀 求过程理想功和损失功 b 如果等熵效率为 0 88 求过程的理想功 损失功和热力学效率 解 a 入口水蒸气性质可由水蒸气 h s 图查得 1 1 1 7 0757 kJ kgks 1 1 3858 4 kJ kgh 绝热可逆膨胀为等熵过程 1 1 21 7 0757 kJ kgkss 出口为过热蒸汽 由压力和熵值由 h s 图查得出口焓值 1 2 2904 1kJ kgh 由热力学第一定律 1 21 2904 1 3858 4954 3 kJ kg s whhh 理想功 1 0 954 3kJ kg id WHTSH 绝热可逆膨胀的损失功 0 LidS WWW b 等熵效率为 0 88 时 1 0 8954 3839 8kJ kg s w 对于该绝热过程 3018 6 1 21 3858 4839 83081 6 kJ kg s hhw 由 h s 图查得不可逆绝热过程的出口熵值 1 1 2 7 2946 kJ kgks 设环境温度为 298K 1 021 298 7 29467 0757905 kJ kg id WHTShh 损失功 1 839 890565 2 kJ kg LSid WWW 热力学效率 839 8 0 928 905 S a id W W 2 6 29 为远程输送天然气 采用压缩液化法 若天然气按甲烷计算 将 天然气自 27 绝热压缩到 并经冷凝器冷却至 27 1kg0 09807MPa6 669MPa 已知压缩机实际的功耗为 冷却水温为 27 试求冷凝器应移走的热 1 1021kJ kg 量 压缩 液化过程的理想功 损耗功与热力学效率 已知甲烷的焓和熵值如 下 压力 MPa 温度 h 1 kJ kg s 11 kJ kgK 0 0980727953 17 067 6 66727886 24 717 甲烷 1 0 09807 a PMp 1 0 12 276 669 Q a tCPMp 2 23 27 Q ttC 已知 1 1021kJ kg s W 0 27tC 求 压缩 汽化过程 2 Q id W L W a 解 压缩过程 1 1 953 1kJ kgh 1 1 1 7 067 kJ kgKs 1 2 886 2 kJ kgh 1 1 2 4 717 kJ kgKs 1 0 886 2953 1300 4 7177 067638 1kJ kg id WHTS s HQW 1 0Q 1 886 2953 166 9 kJ kgH 1 66 9 10211087 9 kJ kg s QHW 1 1 1087 3 63kJ kgK 300 swr S 1 0 300 4 7177 0673 63382 9 kJ kg Lsysswr WTSS 638 1 0 625 1021 id a s W W 损耗功 或 1 1021 638 1382 9 kJ kg Lsid WWW 3 某一 Rankine 循环 锅炉压力为 4 0MPa 冷凝器压力为 0 005MPa 冷凝温度为 32 56 进入汽轮机的蒸汽是饱和蒸汽 求 1 汽轮机出口乏气的干度 2 汽轮 机的作功量 3 乏气冷凝时放出的热量 热力学数据参考值 P MPa H KJ Kg 1 S KJ Kg 1 K 1 饱和蒸汽 4 02801 46 0701 饱和蒸汽 0 0052560 98 4025 饱和液体 0 005136 50 4718 4 有 1 570 106Pa 757K 的过热蒸汽驱动透平机 乏气的压力为 6 868 104Pa 透平机膨胀既不绝热也不可逆 已知等熵效率为 80 每 蒸 汽通过透平机的